粉末的成形
粉末成形技术
2.1.6 制粒
喷雾干燥制粒 在密封系统 中完成，包括四个阶段 ① 料浆雾化 ② 液滴群与加热介质接触 ③ 液滴群干燥
④ 料粒与加热介质分离
喷雾干燥制粒的优点 制备的料粒形状规则、 粒度均匀、流动性好，可 降低压坯的废品率。
§2.2 压制成形技术
压制成形
先将粉末混合料装入阴模中，通过模冲对粉末加压，然后卸 压脱模，得到具有一定形状、尺寸压坯的过程。
(4) 成形剂、润滑剂的添加方式
混料过程中加入 如硬脂酸可与粉末一起混合
混料后以溶液形式加入 如石蜡或合成橡胶，先溶于汽油或酒精 中，再掺入料浆或干混合料中，压制前需使汽油或酒精挥发
(5) 成形剂、润滑剂的添加量 与粉末的种类、粒度大小、压制压力、形状因素、摩擦表面积等因 素有关。 一般来说，细粉所需的成形剂、润滑剂添加量大于粗粉。
2.1.3 混料（混合）
(1) 机械法混料
机械混合装置
混合方式
球磨机、V形混料机、锥形混料机、螺旋混料机等
干混、湿混
混合均匀程度取决于以下因素 混合组元的颗粒大小及形状、组元 的相对密度、混合时所用介质特性、混合设备及混合工艺参数（如装 料量、球料比、转速和时间等） 应用 广泛用于硬质合金、结构粉末材料和其它粉末材料的制备
容量法：适合自动压制（对粉末相关性能要求高）
工序二：装料（手工装料、自动装料） 装料的基本要求
① 保证粉料重量在允许 误差范围内 ② 装料均匀，各处装填 系数相同
③ 多台阶压坯需严格控 制各料腔的装填高度
（手工装料时，不能过分振动阴模， 防止比重轻的组元上浮产生偏析， 并需注意边角处的填充）
常用自动装料方式
下顶出式脱模：手动压制中常用 上顶出式脱模：自动压制中常用
粉末成形实验的实验报告
1. 理解粉末成形的基本原理和工艺过程；2. 掌握粉末成形的方法和设备；3. 学习粉末成形过程中可能出现的缺陷及解决方法；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理粉末成形是将金属粉末或金属粉末与其他添加剂均匀混合后，通过一定的压力和温度使其具有一定形状和尺寸的工艺过程。
粉末成形主要包括压制成型和无压制成型两大类。
压制成型：将粉末与添加剂混合均匀后，在一定压力下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体。
无压制成型：将粉末与添加剂混合均匀后，通过物理或化学方法，使粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体。
三、实验设备与材料1. 实验设备：粉末冶金实验台、压制成型设备、无压制成型设备、高温烧结炉、显微镜、万能试验机等；2. 实验材料：金属粉末、添加剂、模具、烧结剂等。
四、实验步骤1. 原料粉末的制备和准备：将金属粉末与添加剂按一定比例混合，搅拌均匀；2. 压制成型：将混合好的粉末放入模具中，采用不同的压力和保压时间，使粉末颗粒相互压紧，形成坯体；3. 无压制成型：将混合好的粉末放入模具中，采用物理或化学方法，使粉末颗粒相互粘结，形成坯体；4. 烧结：将压制成型或无压制成型的坯体放入高温烧结炉中，在一定温度下进行烧结，使坯体具有一定的物理、化学和力学性能；5. 性能测试：对烧结后的样品进行力学性能、组织结构等方面的测试。
1. 压制成型：在压力作用下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体；2. 无压制成型：在物理或化学作用下，粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体；3. 烧结：烧结过程中，坯体逐渐变硬，颜色变深，体积缩小；4. 性能测试：力学性能测试时，样品断裂，断裂面光滑；组织结构测试时，显微镜下观察到晶粒、孔隙等。
六、实验结果与分析1. 压制成型：在一定的压力和保压时间下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体。
通过调整压力和保压时间，可以控制坯体的密度和强度；2. 无压制成型：在物理或化学作用下，粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体。
11.粉末体塑性成形理论
第十一章粉末体塑性成形理论粉末锻造、挤压、摆辗、轧制等是金属粉末塑性加工的形式，在工业生产中得到了应用粉末体塑性成形理论包括致密和塑性变形一、基本假设金属粉末体是由大量颗粒材料组成的。
每一个颗粒均可视为致密体，其变形行为可以用传统的塑性力学来描述。
大量颗粒组成的粉末体，其中含有一定的空隙，是一个非连续体。
需要从各个颗粒的变形颗粒之间的协调关系研究其整体变形，即塑性变形和塑性致密问题，对粉末体塑性变形的研究，是将粉末体视为“可压缩的连续体”。
颗粒变形遵循体积不变原则，整体变形遵循质量不变定律。
质量不变定律不仅适合于连续体的变形，也适合于非连续体的变形，是粉末体变形的基本方程之一。
令V0、d0、V、d 分别为粉末体的初始体积、初始密度、塑性变形中的体积和密度，质量不变可用公式表示为0d V Vd =或 10=d V Vd（a ）对上式取对数得ln ln 00=+d d V V 简记 0=∈+∈ρV (b)V ∈为体积应变，0ln VVV =∈； ρ∈为密度应变，00lnln ρρρ==∈d d ，其中f d d /00=ρ 粉末体初始相对密度，fd d =ρ 塑性变形中的相对密度，f d 粉末体全致密时的密度。
二、粉末体变形的屈服准则由于粉末体变形的有下列特殊性， （1）粉末体在变形时的体积变化；（2）粉末体的流动应力与相对密度关系，相对密度越大，变形所需的应力就越大； （3）静水压力对粉末体屈服的影响。
对于致密金属，根据Mises 屈服准则可写出屈服函数，0=-=Y F σ。
由于粉末体塑性变形时，同时发生形状变化和体积变化，因此屈服应力不仅与应力偏张量有关，还与静水压力有关，因而其屈服函数F 常用下列通式表示)(02121'2=-=-+=Y Y J J F δσβα (c)式中，'2J——应力偏张量第二不变量；1J ——是应力张量第一不变量；α、β、δ是与相对密度或泊松比有关的系数；0Y 是基体材料的流动应力（全致密，即ρ=1）；Y 是粉末体的流动应力（ρ<1）；σ是粉末体的等效应力。
粉末压制成形详解
School of Materials Scienቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe and Engineering
3. 随粉末体密实，压坯密度增加，压坯强度也增加。 压坯强度是如何形成的
三、 粉末体在压制过程中的变形
（一） 粉末体受压力后的变形特点（与致密材料受力变形比 较）
1. 致密材料受力变形遵从质量不变和体积不变，粉末体压制 变形仅服从质量不变。
粉末体变形较致密材料复杂。 2.致密材料受力变形时，仅通过固体质点本身变形，粉末体
变形包括粉末颗粒的变形，还包括颗粒之间孔隙形态的改 变，即颗粒发生位移。
4. 由于粉末颗粒之间摩擦，压力传递不均匀，压坯中不同部位密 度存在不均匀。 压坯密度不均匀对压坯乃至产品性能有十分重要的影响。
5. 卸压脱模后，压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效 弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一。
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本章内容
§2.1 概述 §2.2 压制过程中力的分析 §2.3 压制压力与压坯密度的关系 §2.4 粉末压坯密度的分布 §2.5 粉末压坯的强度
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第一节 概述
一、基本概念
● 成形（Forming）的定义： 将粉末密实（densify）成具有一定形状、尺
寸、孔隙度和强度的坯体（green compacts）的工 艺过程。
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粉末技术-成形
22
4.2摩擦力 4.2.1摩擦力与压制压力的关系
摩擦力又叫摩擦压力损失。可用下式来表达： 4.2.2摩擦压力损失与压坯尺寸的关系
侧压力＝压制压强X侧压系数X侧面积 摩擦力＝侧压力X摩擦系数 压坯的侧压面积影响摩擦压力损失 ，即影响有效压制压力
曲面压坯的压制方法
33
6.3成形剂的用量及效果 成形剂的加入量与粉末种类、颗粒大小、压制压力以及
摩擦表面有关，并与成形剂本身的性质有关。一般说来，细 颗粒粉末所需的成形剂加入量比粗粒度粉末的量要多一些。 成形剂的加入随压坯形状因素的不同而不同。由图可知，成 形剂的加入量与形状因素成正比。
形状因素对成形剂加入量的影响
19
（2）川北公夫压制理论 日本的川北公夫研究了多种粉末（大部分是金属氧化物）在压制
过程中的行为。采用钢压模，粉末装入压模后在压机上逐步加压，然 后测定粉末体的体积变化，作出各种粉末的压力-体积曲线，并得出 有关经验公式：
（3）黄培云压制理论方程 黄培云对粉末压制成形提出一种新的压制理论公式： 比较上述各压制方程可以看出：在多数情况下，黄培云的双对数
电 解 铜 粉压坯的抗 弯强度与 成形压力的 关系
还 原 铁 粉 压坯的抗 弯强度与成 形压力的关系
18
2
3.1金属粉末压制时压坯密度的变化规律 粉末体在压模中受压后发生位移和
变形，随着压力的增加，压坯的相对 密度出现有规律的变化，通常将这种 变化规律假设为如图所示的三个阶段。
压坯密度与成形压力的关系
4.1侧压力 粉末体在压模内受压时，压坯会向周围膨胀，模壁就会
粉末注射成形
粉末注射成形简介粉末注射成形是一种先进的制造技术，它使用粉末作为原料，通过注射成形的方式制造出所需的零件或产品。
相比传统的制造方法，粉末注射成形具有更高的精度、更好的表面质量以及更广泛的适用性。
它在诸多领域中得到了广泛应用，包括汽车制造、航空航天、医疗器械等。
工艺流程粉末注射成形的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.原料准备：选择合适的粉末材料，通常是金属或陶瓷材料。
粉末材料需要经过严格的筛选和处理，以确保其质量和均匀性。
2.模具设计与制造：根据零件或产品的设计要求，设计出相应的注射模具。
模具通常由耐磨材料制成，以确保其寿命和精度。
3.粉末注射：将预先加热的粉末注入模具的注射腔中。
注射压力和速度需要控制得当，以确保完整的填充和均匀的分布。
4.成型和固化：在注射完成后，模具会进一步冷却和固化，使得粉末颗粒结合在一起。
这个过程通常使用冷却水或其它冷却介质进行。
5.脱模和后处理：成型完成后，从模具中取出零件或产品，进行脱模。
接下来，可能需要进行表面处理、热处理或其它后续加工，以达到最终的要求。
优势和应用1. 高精度粉末注射成形具有很高的制造精度。
由于粉末颗粒能够充分填充模具腔体并保持均匀分布，所以成品的尺寸偏差很小。
这一优势使得粉末注射成形在需要高精度零件的制造中得到广泛应用，如精密仪器、光学设备等。
2. 准确的复杂结构粉末注射成形能够制造出几何形状复杂的零件和产品。
由于注射成形过程是在模具中进行，所以可以通过设计合适的模具来实现对几何结构的精确控制。
这使得粉末注射成形成为一种制造高复杂度零件的理想选择，如涡轮叶片、齿轮等。
3. 节约材料和成本相比传统的制造方法，粉末注射成形具有更高的材料利用率，减少浪费。
由于粉末注射成形不需要额外的切削过程，所以材料的损耗较小。
此外，由于粉末注射成形可以一次性完成整个零件的制造过程，所以生产效率较高，降低了制造成本。
4. 广泛的适用性粉末注射成形可以适用于多种材料，包括金属和陶瓷等。
粉末冶金成形
通过烧结过程中的物质迁移和相变，使烧结体内部孔隙减小或消失， 提高其密度和性能。
致密化程度
与烧结温度、时间、气氛等因素有关，需根据产品要求进行控制。
03 粉末冶金成形的关键技术
粉末注射成形技术
定义
粉末注射成形是一种将金属粉末与有机粘结 剂混合，通过注射机注入模具中成形，然后 脱脂和烧结的工艺。
能源领域
粉末冶金技术在风力发电、核能等领 域中用于制造高性能的零部件。
粉末冶金成形的优缺点
材料利用率高，减少材料 浪费；
可生产出形状复杂、精度 高的制品；
优点
01
03 02
粉末冶金成形的优缺点
01
可通过控制成分和工艺参数制备高性能材料；
02
适用于大规模生产。
缺点
03
粉末冶金成形的优缺点
生产过程中易产生粉尘污染； 制品内部可能存在孔隙和缺陷； 部分材料制备成本较高。
等静压成形技术
定义
等静压成形技术是一种利用液体介质传递压力，使金属粉末在各 个方向上均匀受压而成形的工艺。
优点
可生产高精度、高密度、高性能的产品，适用于大规模生产。
应用领域
广泛应用于陶瓷、粉末冶金等领域。
04 粉末冶金成形的材料性能
材料力学性能
硬度
抗拉强度
粉末冶金制品的硬度通常较高，可达到 HRC60以上，这主要得益于其致密的结构 和合金元素的固溶强化作用。
粉末冶金制品具有较高的抗拉强度，通常 在1000MPa以上，这与其致密的结构和晶 粒细化有关。
疲劳性能
韧性
由于其良好的力学性能，粉末冶金制品在 循环载荷下表现出良好的疲劳性能。
粉末冶金制品的韧性与其成分、显微组织 和热处理状态有关，通过合理的工艺控制 可以提高其韧性。
粉末材料的制备成形与固结课件
三、化学气相沉积类型
热分解法
CH4气 C固 2H2气
热分解法中最为典型的就是羰基物热分解，它是一 种由金属羰基化合物加热分解制取粉末的方法，整 个过程的关键环节就是制备金属羰基化合物MeCOn
第一步：合成羰基镍
Ni固 4CO NiCO4 (气)
第二步：羰基镍热分解
NiCO4 (气) Ni 4CO
§7.2.2 物理制粉法
雾化法 蒸发凝聚法
一、 雾化制粉法
雾化法是一种典型的物理制粉方法， 是通过高压雾化介质，如气体或水强烈 冲击液流，或通过离心力使之破碎、冷 却凝固来实现的。
雾化机理
雾化 聚并 凝固
过程一：大的液珠当受到外力冲击的瞬间，破碎成 数个小液滴，假设在破碎瞬间液体温度不变，则液 体的能量变化可近似为液体的表面能增加。
➢ 离心雾化法
离心雾化法是借助离心力的作用将液态 金属破碎为小液滴，然后凝固为固态粉 末颗粒的方法。1974年，首先由美国提 出旋转电极雾化制粉法，后来又发展了 旋转锭模、旋转园盘等离心雾化方法。
旋转电极法
旋转锭模法（又称旋转坩埚法）：
旋转盘法
旋转轮法
旋转杯
旋转网
雾化制粉的一些特性
按能量输入方式来划分，物理蒸发冷凝法可分为以下几种
•电阻加热方式 •等离子体加热方式 •激光加热方式 •电子束加热方式 •高频感应加热方式
§7.2.3 化学制粉法
化学气相沉积法 化学还原法 电化学制粉法
气相沉积制粉是通过某种形式 的能量输入，使气相物质发生气— 固相变或气相化学反应，生成金属 或陶瓷粉体。
绪论
绪论
颗粒
粉体
绪论
➢一次颗粒（单个颗粒）：指内部没有空 隙的致密材料。
粉末冶金的工艺流程-粉末成形
简介 粉末冶金生产中的基本工序之一，目的是将松散的粉末制成具有预定几何形
状、尺寸、密度和强度的半成品或成品。模压（钢模）成形是粉末冶金生产中采 用最广的成形方法。18世纪下半叶和19世纪上半叶，西班牙、俄国和英国为制造 铂制品，都曾采用了相似的粉末冶金工艺。当时俄国索博列夫斯基 (П.Г.Соболевсκий)使用 的是 钢模 和螺 旋压 机。 英 国的 沃拉 斯顿 (W.H.Wol laston )使 用 压 力 更 大 的 拉 杆 式 压 机 和 纯 度 更 高 的 铂 粉 ，制 得 了 几 乎 没 有 残余孔隙的致密铂材。后来，模压成形方法逐渐完善，并用来制造各种形状的铜 基 含 油 轴 承 等 产 品 。 20世 纪 30年 代 以 来 ， 在 粉 末 冶 金 零 件 的 工 业 化 生 产 过 程 中 , 压 机 设 备 、模 具 设 计 等 方 面 不 断 改 进 , 模 压 成 形 方 法 得 到 了 更 大 的 发 展 ，机 械 化 和 自动化已达到较高的程度。为了扩大制品的尺寸和形状范围，特别是为了提高制 品密度和改善密度的均匀性相继出现和发展了多种成形方法。早期出现的有粉末 轧制、冷等静压制、挤压、热压等；50年代以来又出现了热等静压制、热挤压、 热锻等热成形方法。这些方法推动了全致密、高性能粉末金属材料的生产。 主要功能
料 为 金 属（ 低 碳 钢 、不 锈 钢 、钛 ），还 可 用 玻 璃 和 陶 瓷 。由 于 温 度 和 等 静 压 力 的 同 时作用，可使许多种难以成形的材料达到或接近理论密度，并且晶粒细小，结构 均匀，各向同性和具有优异的性能。热等静压法最适宜于生产硬质合金、粉末高 温合金、粉末高速钢和金属铍等材料和制品；也可对熔铸制品进行二次处理，消 除气孔和微裂纹；还可用来制造不同材质紧密粘接的多层或复合材料与制品。 粉末锻造
粉末挤压成形工艺
粉末挤压成形工艺粉末挤压成形工艺是一种常见的制造工艺，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的加工过程中。
该工艺通过将粉末材料充分混合后，置于模具中，在高温高压的条件下进行挤压成形，最终得到具有一定形状和密度的制品。
粉末挤压成形工艺具有成本低、生产效率高、制品精度高等优点，因此在各个领域都有着重要的应用价值。
首先，粉末挤压成形工艺适用于多种材料的加工。
金属粉末挤压成形可制备出各种形状复杂的金属零部件，广泛应用于汽车、航空航天、机械等行业。
陶瓷粉末挤压成形在制造陶瓷制品中具有重要作用，如陶瓷瓷砖、陶瓷管件等。
塑料粉末挤压成形则常用于生产塑料制品，如塑料管材、塑料板材等。
由于粉末挤压成形工艺对材料种类没有严格要求，因此可以灵活应用于不同类型材料的加工制造。
其次，粉末挤压成形工艺具有较高的生产效率。
相比其他传统制造工艺，粉末挤压成形可一次性成型大批量产品，生产效率较高。
在自动化生产线上，粉末挤压成形工艺能够实现连续生产，进一步提升生产效率，适用于大规模生产需求。
同时，粉末挤压成形还可以减少后续加工工序，降低生产成本，提高制品的竞争力。
此外，粉末挤压成形工艺制品精度高。
通过粉末挤压成形可以制备出形状复杂、尺寸精准的制品，满足不同行业对产品精度的要求。
采用精密模具以及精确的压力控制等技术手段，可以进一步提高产品的精度。
因此，粉末挤压成形工艺在要求较高产品精度的领域具有重要应用价值，如航空航天、医疗器械等领域。
总的来说，粉末挤压成形工艺作为一种重要的制造工艺，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的加工制造中。
其成本低、生产效率高、制品精度高等优点使其在各个领域都有着重要作用。
随着制造技术的不断发展，粉末挤压成形工艺将会在未来发挥更加重要的作用，为各行业的发展带来更多可能性。
1。
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法包括：
1. 烧结成型：将粉末材料加压成形后，在高温下进行烧结，使粉末颗粒粘结和合并，形成坚固的固体。
2. 注射成型：将粉末和粘结剂混合后注射到模具中，然后通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
3. 挤出成型：将粉末和粘结剂混合后挤出成型，通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
4. 粉末冶金成型：通过压制、烧结或热压等方式，将粉末材料制成金属产品或零件。
5. 粘结剂成型：将粉末材料与粘结剂混合后进行成型，其中粘结剂的作用是使粉末颗粒粘结在一起。
6. 激光烧结成型：利用激光束将粉末颗粒局部加热，使其熔化和熔接成形。
7. 真空烧结成型：在真空环境中进行烧结成型，可以减少氧化反应和杂质的产生，提高成品质量。
8. 喷雾成型：将粉末材料喷雾成细小颗粒，在加热或加压条件下使其固化成形。
粉末压制成型工艺流程
粉末压制成型工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 原料粉末制备。
收集或购买符合成型要求的粉末原料，包括金属粉末、陶瓷粉末或聚合物粉末等。
第六章 粉末材料的成形与固结 第一节 粉末的成形与干燥
况以及润滑条件等一系列因素的影响。 2．等静压成形 （1）定义：借助高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体
密封容器内，高压流体的等静压力直接作用于弹性模套内的粉末上，使粉体各个 方向同时均衡受压，而获得密度分布均匀以及强度较高的压坯。
（2）工艺流程： （3）特点：
A）优点：收缩小（干燥收缩为 1%～4%，烧结收缩为 16%～17%），生坯强 度高，有机粘结剂用量低（2%～5%），并且可以成形形状复杂及大截面尺寸的 部件。
B）缺点：坯体干燥缓慢，颗粒分散不易均匀。 6．直接凝固成形 （1）定义：利用胶体颗粒的静电效应制备出固相体积分数高、分散性好的悬 浮体或料浆，再加入催化剂。料浆注入模具后，通过酶在料浆中的催化反应使泥 浆聚沉成形的方法称为直接凝固成形。 （2）工艺流程： （3）特点：
成形等。 (3) 按粉料成形状态分为三大类，即压力成形、增塑成形和料浆成形。
二、粉末成形的基本理论 1. 粉体的堆积与排列 (1) 堆积密度与排列方式关系 (2) 堆积密度与成形性能关系 (a). 小颗粒加入大颗粒间，使堆积密度增大，从而使成形性能变好。 (b). 颗粒尺寸小，松散密度小，成形性能差。 (c). 颗粒形状不规则，流动性差，松散密度小，不利于成形工艺的控制。 2. 粉末在压力下的运动行为 （1）粉末在压力下成形的工艺类型 a. 钢性模具中粉末的压制 b. 弹性封套中粉末的等静压 c. 粉末的板条静压以及粉末的挤压 （2）粉末在压力下的运动行为（分为三个阶段） a. 颗粒重排，颗粒间的架桥现象被部分消除，且颗粒间的接触程度增加。 b. 颗粒发生弹塑性变形。 c. 颗粒断裂。 （3）压制理论：压力 P=f（密度，气孔率）
粉末冶金成型的工艺过程
粉末冶金成型的工艺过程粉末冶金成型是一种利用粉末金属和其他复合材料制作各种形状和大小的零件的工艺，是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的一种重要工艺。
粉末冶金成型的工艺过程主要包括粉末成形、热处理和表面处理三个步骤。
首先，粉末成形。
将粉末金属或复合材料放入型腔内，然后用轧制机将其压实，形成特定的零件形状。
一般分两种方法：一种是热压成型，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后将其加热，并用压力将其压实，使其形成所需的零件形状；另一种是压力成形，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后用压力将其压实，使其形成所需的零件形状。
其次，热处理。
热处理对粉末冶金成型产品具有重要意义，其目的是改善材料的力学性能、改变材料的组织结构、调节材料的组织参数、提高材料的硬度和韧性等。
热处理可分为正火处理和回火处理两种，根据所需要的效果，可选用不同的工艺方式，如火焰热处理、氩弧焊热处理、电火花热处理等。
最后，表面处理。
表面处理的目的是使粉末冶金成型后的零件具有良好的外观和耐磨性，并且提高其耐腐蚀性。
表面处理的方法多种多样，如电镀、阳极氧化、氧化处理、涂装、抛光等。
由于粉末冶金成型产品的表面粗糙度较高，一般需要进行抛光处理，以改善表面光洁度和表面粗糙度。
粉末冶金成型的过程比较复杂，需要经过粉末成形、热处理和表面处理这三个步骤，才能得到满足要求的零件。
粉末冶金成型工艺具有加工复杂形状零件的优势，具有节约材料、提高加工精度、改善性能和缩短交货期等优点，已成为航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的重要工艺。
Secondly, heat treatment. Heat treatment is of great significance to powder metallurgy forming products, which aims to improve the mechanical properties of materials, change the structure of materials, adjust the organization parameters of materials, increase the hardness and toughness of materials, etc. Heat treatment can be divided into two types: normalizing and annealing, different process can be selected according to the required effect, such as flame heat treatment, argon arc welding heat treatment, electric spark heat treatment, etc.。
粉末成形PPT课件
二、压制理论
压制压力与密度间的定量数学关系。
（一）基本定义
① 密度（density）：
ρ=质量/体积（g/cm3）
比容
v =1/ρ （cm3/g）
② 相对密度： ρm — 固体理论密度
d m
(6.2.3) (6.2.4)
(6.2.5)
③ 孔隙度（porosity）
1dm mV V压 孔V压 V 压 Vm (6.2.6)
第二节 粉末压制成形
一、压制压力与压坯密度关系 （一）压制曲线
压坯密度与压力的关系，称 为压制曲线，也称为压制平衡 图。一定成分和性能的粉末只 有一条压制曲线，压制曲线对 合理选择压制压应力具有指导 作用。
每一条压制曲线一般可以分为三个区域。 ①Ⅰ区密度随压力急速增加。颗粒填入空隙， 同时破坏“拱桥”；颗粒作相对滑动和转动。 ②Ⅱ区密度随压力增加较慢。颗粒通过变形填 充进剩余空隙中，变形过程导致加工硬化，致 使密度随压力增加越来越慢。实际压应力一般 选在该区。 ③Ⅲ区密度几乎不随压力增加而变化。颗粒加 工硬化严重、接触面积很大，外压力被刚性面 支撑。颗粒表面和内部残存孔隙很难消除，只 有通过颗粒碎裂消除残余孔隙。
提要
本章重点是粉末压制成形的基本理论、粉末特殊成形的 基本方法和特点，粉末体烧结的基本原理。
难点是粉末压制理论、粉末位移规律，粉末烧结热力学。 通过本章学习： ①要求掌握粉末成形与烧结的一般概念,粉末压制基本规律, 粉末烧结基本原理； ②了解粉末特殊成形技术； ③知道粉末胶凝固化概念和基本方法。
参考文献
三个区域并没有严格的界限，同时，三 种致密化方式也并非各区独有。
（二）压制曲线的函数表示法 粉末压制曲线均可用下式表示：
bpa
粉末压制及烧结方法
粉末压制及烧结方法一、成形技术1、金属粉末注射成形技术( MIM)粉末注射成形技术是随着高分子材料的应用而发展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法，首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下(约150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。
被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
由于在流动状态下，均匀填充模腔成形，模腔内各点压力一致，密度一致，消除了传统粉末冶金压制成形不可避免的沿压制方向的密度梯度，可以获得组织结构均匀、力学性能优异的近净成形零部件，并且产品的制造成本可以降低到传统工艺的20％～30％。
适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
缺点：去除粘结剂可能会产生气孔问题。
2、激光成型技术激光成型原理是用CAD生成的三维实体模型，通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液体、粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层积累形成实体模型。
同传统的制造方法相比较，激光成型显示出诸多的优点：（1）制造速度快、成本低、节省时间和节约成本，为传统制造方法注入新的活力，而且可实现自由制造，产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。
（2）采用非接触加工的方式，没有传统加工的残余应力的问题，没有工具更换和磨损之类的问题，无切割、噪音和振动等，有利于环保。
（3）可实现快速铸造、快速模具制造，特别适合于新产品开发和单间零件生产。
3、温压成形技术它是在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和模具加热至150℃左右进行刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术，是普通模压技术的发展与延伸。
该技术主要有以下几个方面的特点：能以较低的成本制造出高性能的铁基等粉末冶金零部件；提高零部件生坯密度；产品具有高强度；便于制造形状复杂以及要求精密的零部件；密度均匀等该技术目前主要用于生产铁基合金零件，同时人们正在研究用这种技术制备铜基合金、钛合金等其它材料零件。
粉末冶金原理-粉末成形-第一讲
提纲
第4章 粉末成形
1. 成形前粉末的预处理 2. 粉体压制成形原理与技术 3. 特殊成形技术
2
4.1成形前粉末的预处理
预处理包括分级、合批、粉末退火、筛分、混合、 制粒、加润滑剂、加成形剂。
粉末退火
作用: 1. 降低氧碳含量，提高纯度 2. 消除加工硬化，改善粉末压制性能 3. 退火温度：高于回复-再结晶温度（0.5-0.6）Tm。 4：退火气氛：还原性气氛（CO，H2），惰性气氛， 真空
十四面体是一种高效率的空间填充方 式，表面积和体积的比值最小。
十四面体示意图
V 1281 2 L3 11.31L3
S 4321 2 6 L2 26.78L2
G 81 2 L 2.83L
L是多面体的棱长；
V 体积；S面积；G晶粒尺寸
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4.2粉体压制成形原理与技术
内，通过模冲对粉末进行加压，卸载后，压坯从阴 模内压出。
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4.2粉体压制成形原理与技术
粉体压制成形
粉体压制现象
压力经上模冲传向粉末时，粉末向 各个方向流动，产生垂直于侧模壁 的压力（侧压力）。
粉末所受压力的分布是不均匀的： 压力沿横向比垂向困难很多； 压坯在高度上出现显著的压力降， 上模冲端面的压力相比很大； 中心部分与边缘部分也存在着压力 差。
即该离子的配位数。如在NaCI 结构中，钠离子在八 面体空隙中，每个钠离子周围有6个氯离子，钠离子 的配位数即为6。 压缩过程中配位数 Nc 随残余孔隙度 有如下的变化：
Nc 14 10.4 0.38
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4.2粉体压制成形原理与技术
粉体压制成形-位移和变形
开始阶段大孔隙消失，随着压力的增加，每个颗粒 与相邻颗粒接触的配位数增加；
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凝胶铸模成型工艺
陶瓷粉料
烧结助剂
反絮凝剂 分散良好 高固相体积 分散的浆料
分散剂
注入模型
脱模
直接凝固成型
烧结
最终制品
序号 1 2 提出时间 1923 1930 著者姓名 汪克尔 L. F. Athy 艾西 M. Balshin 巴尔申 公 β=k1-k2lgP θ=θ0e-βP 式 注 解 k1， k2—系数 P—压制压力，β—相对密度 θ—压力 P 时的空隙率 θ0—无压力时的空隙率 β—压缩系数 Pmax—相应于压至最紧密状态(β=1)时的单位压力 L—压制因素 m—系数 β—相对体积 d 压—压坯密度 d 松—粉末松装密度 C—粉末体积减少率 a、b—系数 A、κ—系数 σs—金属粉末的屈服强度 C—系数 Pk—金属最大压制密度时的临界压力；κ、n—系数 dmax—压力无限大时的极限密度 a、κ0—系数 f—外力，ε—应变 φ、β、K—系数 dm—致密金属密度 d0—压坯原始密度 d—压坯密度, P—压制压力 M—相当于压制模树 n—相当于硬化指数的倒数 m—相当于硬化指数 P0—初始接触应力 ρ—相对密度 θ0—(1-ρ) a=[ρ2(ρ-ρ0)]/θ0
压坯密度与压制压力的关系
在压制过程中，随着压力的增加，粉 体的密度增加、气孔率降低。人们对压 力与密度或气孔率的关系进行了大量的 研究，试图在压力与相对密度之间推导 出定量的数学公式。目前已经提出的压 制压力与压坯密度的定量公式（包括理 论公式和经验公式）有几十种之多，表 中所示为其中一部分。
表 粉末压制理论的一些理论公式和经验公式
粉末的成形
成型是将松散的粉体加工成具有一定尺 寸、形状以及一定密度和强度的坯块。传统的 成型方法有模压成型、等静压成型、挤压成型、 扎制成型、注浆成型和热压铸成型等。近年 来，由于各学科的交叉渗透以及胶体化学、表 面活性剂化学的发展，出现了许多新的成型方 法，如压滤成型、注射成型、流延成型、凝胶 铸模成型和直接凝固成型等。
-1
12
1973
巴尔申 查哈良 马奴卡
P=3aP0ρ2(Δρ/θ0)
压制过程中力的分析
总压力 P 净压力 P静 压力损失 P损失 侧压力 P侧 模壁摩擦力 P摩 内摩擦力 P内摩 弹性力 P弹
P侧 = ξ P总 P摩 = μ ξ P总
μ ξ
摩擦系数 侧压系数
1--用硬脂酸润滑模壁 4--无润滑剂
1、松装密度 粉末试样自然填充规定 的容器时，单位容器内粉末 的质量，克/厘米3。 -----规定值
(a) 装配图Байду номын сангаас
(b) 流速漏斗
(c) 量杯
松装密度测定装置一
(1) 漏斗 (2) 阻尼箱 (3) 阻尼隔板 (4) 量杯 (5) 支架
松装密度测定装置二
将大小均匀的球形颗粒粉末倒入容器 时，即使颗粒进行面心立方或六方密堆排 列，堆积密度也较低, 即小于74%。通过振 动可以提高堆积密度，但是，即使采用最仔 细的振动方式，最高的振实密度也仅能达到 62.8%，并且平均配位数也低于12。 一般为了提高堆积密度，常在较大的均一 颗粒之间加入较小的颗粒。当小颗粒粉末量 增加时，粉体的表观密度先增加然后降低。
3
1938
dP = − LP dβ lg P max − lg P = L ( − 1) β lg P max − lg P = m lgβ
4 5 6 7 8 9 10 11
1948 1956 1961 1962 1962 1963 1963 1964~ 1980
Smith 史密斯 川北公夫 R. W. Heckel 黑克尔 尼古拉耶夫 米尔逊 库宁 尤尔钦科 平井西夫 黄培云
测量方法1
流动性采用前述测松装密度的漏斗来测定。 标准漏斗(又称流速计)是用150目金刚砂粉 末，在40秒内流完50克来标定和校准的。美 国标准还规定用孔径1／5英寸的标准漏斗测 定流动性差的粉末。
测量方法2
采用粉末自然堆积角(又称安息角)试验 测定流动性。让粉末通过一粗筛网自然流下 并堆积在直径为l英寸的圆板上。当粉末堆 满圆板后，以粉末锥的高度衡量流动性，粉 末锥的底角称为安息角，也可作为流动性的 量度。锥愈高或安息角愈大，则表示粉末的 流动性愈差，反之则流动性愈好。
挤压成型
凝胶铸模成型是近年来提出的一种新 型成型技术，它是把陶瓷粉体分散于 含有有机单体的溶液中形成泥浆，然 后将泥浆填充到模具中，在一定温度 和催化剂条件下有机单体发生聚合， 使体系发生胶凝，这样模内的料浆在 原位成型。经干燥后可得到强度较高 的坯体。
水 有机单体交联剂 预混液 粉末分散剂 泥浆 催化剂 引发剂 浇注 凝胶 脱模 干燥 排有机物 烧结 最终制品 检 查
d 压=d 松+κP1/3 C=(abP)/(1+bP) ln(1-D)-1=κP+A P=σsCDln[D/(1-D)] lg(P+κ)≈-lgβ+lgPk d=dmax-(κ0/d)e-aP dε/dt=[(β/φ)tkfβ-1](df/dt）+[(K/φ)tk-1fβ′ ]f lgln[(dm-do)d]/[(dm-d)d0]=nlgP-lgM mlgln[(dm-do)d]/[(dm-d)d0]=lgP-lgM
粉末在压力下的运动行为
成型工艺主要有： 刚性模具中粉末的压制（模压） 弹性封套中粉末的等静压
粉末的板条滚压以及粉末的挤压，等。
受力过程的三个阶段
第一阶段：首先粉末颗粒发生重排，颗粒间的 架桥现象被部分消除且颗粒间的接触程度增 加； 第二阶段：颗粒发生弹塑性变形，塑性变形的 大小取决于粉末材料的延性。但是，同样的延 性材料在一样的压力下，并不一定得到相同的 坯体密度，还与粉末的压缩性能有关； 第三阶段：颗粒断裂。不论是原本脆性的粉体 如陶瓷粉末、还是在压制过程中产生加工硬化 的脆化粉体，都将随着施加压力的增加发生脆 性断裂形成较小的碎块。
常见成形剂：
合成橡胶、石蜡、聚乙烯，酵、乙二脂、松香
淀粉、甘油、凡土林、樟脑、油酸等 常见润滑剂： 硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸锂、 硬脂酸钙、硬脂酸铝、硫磺、二硫化钼、 石墨粉和机油
成形方法
模压成型 等静压成型 挤压成型 楔形压制 注浆成型 热压铸成型 注射成型 流延法成型 压力渗滤工艺 离心成型 凝胶铸模成型 直接凝固成型 高能成型
2、3--用二硫化钼润滑模壁
结论
在没有润滑剂的情况下，模壁摩擦 力的压力损失很大，可达60~90%。 由于压力沿压模轴向分布不均，造 成压坯的密度不均匀现象。加入润 滑剂能够改善这一现象。
成形剂
为改善粉末成形性能的一种添加物。
润滑剂
为降低粉末与模壁和模冲间的摩擦、改 善密度分布、减少压模磨损和有利于脱 模的一种添加物
3、压缩性
成形性是指粉末压制后，压坯保持既定 形状的能力，用粉末得以成形的最小单位 压制压力表示，或者用压坯的强度来衡量。 压制性：是压缩性和成形性的总称。
规 律
成形性好的粉末，往往压缩性差；相 反，压缩性好的粉末，成形性差。例如 松装密度高的粉末，压缩性虽好，但成 形性差；细粉末的成形性好，而压缩性 却较差。
成型的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法
成型的理论基础 粉体的堆积与排列
表 理想球形颗粒的堆积类型、堆积密度和配位数
排列 简单立方 体心立方 面心立方 六方密堆 堆积密度% 52 68 74 74 配位数 6 8 12 12
粉末的工艺性能
1、松装密度 2、流动性 3、压缩性 4、成形性
5.4 5.2 松装密度，cm3 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 0 20 40 60 细颗粒，% 80 100
图 细颗粒（-325目）对不锈钢粗颗粒（-100+150目）松装密度的影响
2、流动性 50克粉末从标准的流速 漏斗流出所需的时间,单位为 秒／50克，其倒数是单位时 间内流出粉末的重量，俗称 为流速。
规 律
等轴状(对称性好)粉末、粗颗粒粉 末的流动性好； 粒度组成中，极细粉末占的比例愈 大，流动性愈差，但是，粒度组成 向偏粗的方向增大时，流动性变化 不明显。
3、压缩性
代表粉末在压制过程中被压紧的能力。 在标准的模具中在规定的润滑条件下加以 测定，用规定的单位压力下粉末所达到的 压坯密度表示。通常也可以用压坯密度随 压制压力变化的曲线图表示。 压缩比： 松装粉末的高度与成型坯体高度之比。